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Accueil du site > Masses et Interactions Fondamentales > ATLAS > Activités > Physique > Higgs (diphotons)

Higgs (diphotons)

Le groupe ATLAS du LPNHE est impliqué de longue date dans la recherche puis l’étude du boson de Higgs dans son canal de désintégration en deux photons dans le cadre du groupe de travail HGAM. Avec le démarrage de la seconde période de collecte de données du LHC à une énergie de collision de 13 TeV, cette activité a été étendue à la recherche de physique au-delà du modèle standard, en utilisant les paires de photons comme signature.

Certains scénarios de supersymétrie prédisent des désintégrations dont la signature expérimentale présente deux photons (non résonants) et de l’énergie transverse manquante, due à deux gravitinos qui s’échappent du détecteur sans interagir. Aucun événement de ce type n’a étéobservé dans l’analyse des données 2015 permettant d’établir une limite inférieure sur la masse d’un gluino, dans ce type de modèle, à 1650 GeV.

Le groupe a joué un rôle de premier plan dans la recherche d’un couplage entre le secteur de Higgs et de possibles particules de matière noire. La signature recherchée est similaire : deux photons et de l’énergie manquante due à la paire de particules de matière noire produite, à la différence que les deux photons forment un signal résonant. Les résultats négatifs de l’analyse des données de 2015 et 2016 sont interprétés sous la forme de limite sur la masse des particules vectrices de ce couplage, boson pseudo-scalaire A0 ou vecteur Z’, dans le cadre de modèles simplifiés de matière noire. Cette recherche est complémentaire de celle faite dans le groupe dans le canal H→bb et a été étendue récemment à la recherche de matière noire dans le canal mono-top.

Le groupe a été particulièrement actif dans la recherche d’une nouvelle résonance, de spin 0 ou 2, ayant une masse supérieure à celle du boson de Higgs du modèle standard (125 GeV) : compréhension du bruit de fond, étude du critère d’isolation des photons, extension de l’analyse pour une résonance de largeur naturelle supérieure à la résolution du détecteur et analyse statistique. L’analyse des données enregistrées en 2015 a montré un excès, à hauteur de 3,9 σ, dans le spectre de masse invariante des deux photons autour de 750 GeV, d’une largeur de 45 GeV. Ce résultat a suscité un grand intérêt dans la communauté et plusieurs centaines d’articles ont proposé des interprétations théoriques de cet excès. Cependant, l’analyse des données de 2016, échantillon d’une taille dix fois supérieure à 2015, n’a pas confirmé l’observation.

Une recherche similaire est celle d’une résonance lourde se désintégrant en un boson Z et un photon. Il s’agit du prolongement de la recherche de la désintégration rare H → Zγ, dont la sensibilité attendue sur le rapport d’embranchement avec les données 2015-2016 est quatre fois supérieure à la prédiction du modèle standard. Aucun signal n’a été observé en 2015-2016. Les recherches décrites ici ont toutes mené à des publications de la collaboration ATLAS. En outre, deux chercheurs du LPNHE ont coordonné le groupe de travail HGAM (2014-2015 et 2016-2017) et les nombreuses publications couvrant les mesures de précisions sur le boson de Higgs et les recherches de physique au-delà du modèle standard avec une paire de photons, ou une production Zγ, dans l’état final.

Retrouvez ce texte dans le rapport d’activité 2015-2017 du LPNHE.

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